辊轧成形加工压力分析

辊轧凹模压挤工件成形螺纹牙时所需压力称为辊轧压力。辊轧压力与工件、模具的接触面积成正比，比例

常数由被加工材料的性质决定，所以辊轧压力又被称为搓丝时变形抗力。使用一对圆柱形搓丝模进行加工时，

假设成形过程中某一阶段，工件与模具的接触状态如图3所示。

则此时接触面积A为

A=lb

式中，l、b分别是工件、接触部分对凹模轴线投影的长度和宽度。

辊轧压力用下式表示

P=Hlb

实验确定的各种材料的经验因子见图4，其一般规律为加工材料的硬度越大，H值越高。

用螺纹辊轧模（搓丝模） 生产螺栓或螺钉的塑性加工方法称为螺纹辊轧加工（搓丝）。通用的生产方式为：搓丝模螺纹牙模膛的螺距与产品相同，两只搓使坯料丝模相对配置，通过搓丝模的相对移动或辊动推挤夹在成形区域的坯料，表面金属在转动过程中塑性变形，逐渐充满搓丝模模膛，成形为阳螺纹。搓丝模有矩形（搓丝板）、圆柱形及组合式3三种，如图1所示。

坯料在常温下进行加工，搓丝板搓丝是传统加工方式，适于加工直径较小的螺纹。活动搓丝板相对于固定搓丝板作往复直线运动，侧放入模膛搓制5~6次即成形为螺纹。这种方法的优点是进料和出模较方便，效率较低（小直径螺纹产量约为150件/min，直缺点是活动凹模回程为空行程，径不大于25mm的较大螺栓产量30~40件/min）。采用下表所示的组合式搓丝模，在回转的圆柱形凹模与固定不动的组合凹模之间搓制螺纹的方式，能避免空行程，提高生产效率。生产直径为36mm的螺纹时，其产量高达400~600 件/min。

辊轧成形加工（也称为型辊成形加工或冷轧成形加工）是金属从薄板、带料到卷料，连续进行成形加工的工艺，它通过装备有型辊（有时称为辊模）的一系列轧辊站来送料，加工出均匀一致的横截面形状。每个站有两个或两个以上的轧辊，大多数的型辊成形加工用两个或两个以上的轧辊站来逐渐加工毛坯料，直至生产出成品形状。该工艺适用于大批量生，产和高精度的长形工件，而且操作中干预最少。像切口、开槽、冲孔、压纹、弯曲和卷绕这样的辅助加L,也能与型辊成形加工同时进行。

辊轧成形加工也能用于加工已经挤压工艺的零件。然而这一用途仅局限于在重新设计时未改变壁厚的零件。使用辊轧成形加工产品的工业包括汽车、建筑、办公家具、家电产品和家居产品、医学、铁路机车、飞机、供暖、通风和空调（暖通空调）工业。辊轧成形加工可以分成两大类：使用预裁切至所需尺寸待加工金属料的工艺（预裁切法或定长法）；使用卷料，在成形加工后再裁切到所需尺寸的工艺（后切断方法）。

软钢、半硬钢、镍铬钢、正火态工具钢、黄铜、轻合金等材料均可作为毛坯，用辊轧成形方式制成螺钉。切削某些硬度不高的材料，很难得到光洁平滑的表面，而辊轧加工时坯料硬度越低，工件表面越光洁。与此相反，易切钢适于切削，但辊轧时却容易发生表面剥离。根据辊轧后坯料表面是否光滑、材料变形抗力大小以及螺纹牙的丰满程度等判断材料是否适于辊轧加工。此外，螺钉头部是顶镦成形，所以材料的顶镦性能也是判断材料是否适于辊轧螺纹的条件之一。

辊轧时，坯料表面在回转过程中依次与凹模接触，接触部分逐渐被挤出形成螺纹的凹陷部分；被挤出金属逐渐充满凹模，形成螺纹牙。因此，坯料仅在通过螺钉轴线的纵向平面内径向流动，不沿圆周方向流动。相应地，螺纹谷底附近区域呈现明显的加工硬化，螺钉中心部分并末加工硬化。

凹模螺纹牙部位具有足够的精度、其他辊轧条件也相对合理时，坯料直径将成为决定产品精度的主要因素。确定坯料直径时，通常按体积不变原理，即坯料表面金属压缩量与形成螺纹牙的隆起量相等的原则设计计算。合金工具钢Cr12、Cr12MoV、CrWMn是制造辊轧凹模时常用的材料。也可以用其他性质类似的材料，例如坯料硬度较低时，可以选用合金含量相对较低的钢材。